Розрахунок аероіонного режиму у випадку штучної іонізації повітря

Автор(и)

  • M. M. Biliaiev Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна. http://orcid.org/0000-0002-1531-7882
  • S. G. Tsygankova Придніпровська державна академія будівництва та архітектури. http://orcid.org/0000-0002-9837-3109

Ключові слова:

CFD модель, аероіонний режим, концентраційне поле аероіонів, штучна іонізація

Анотація

Мета. Одне із найважливіших завдань у галузі охорони праці ‑ забезпечення необхідного якісного складу повітряного середовища в робочих зонах офісних і виробничих приміщень. Для підтримки необхідного рівня аероіонів у повітряному середовищі приміщень часто застосовують штучну іонізацію повітря в приміщеннях. На даний момент в Україні для розрахунку аероіонного режиму в приміщеннях використовуються переважно аналітичні моделі, розроблені, як правило, без урахування різних фізичних факторів, що впливають на процес формування концентраційного поля аероіонів. Альтернативним рішенням є застосування CFD моделей, які розробляються з урахуванням аеродинаміки повітряних струменів у приміщенні, наявності меблів, обладнання, перенесення іонів за дії електричного поля, інших фізичних факторів, що визначають інтенсивність і форму концентраційного поля аероіонів у приміщенні.

Методика. Розробляючи числову CFD модель для розрахунку аероіонного режиму в приміщеннях, враховували вплив потоків повітря, викликаних роботою вентиляції, дифузії, вплив електричного поля, а також взаємодію іонів різної полярності між собою і із частинками пилу. Запропонована модель розрахунку аероіонного режиму в приміщеннях заснована на застосуванні рівнянь аеродинаміки, електростатики і масопереносу. Ця модель дозволяє оперативно розраховувати концентраційне поле аероіонів з урахуванням впливу стін, підлоги, стелі, перешкод на процес розсіювання аероіонів, конкретного місця емісії іонів різної полярності та їх взаємодії в приміщенні і в робочих зонах в умовах штучної іонізації повітря.

Результати. Отримано розрахункові дані, на підставі яких можна оцінити концентрацію аероіонів у будь-якому місці приміщення зі штучною іонізацією повітря. Концентраційне поле аероіонів, розраховане за допомогою даної CFD моделі, наведене у вигляді ізоліній.

Наукова новизна. Наведено результати розрахунку аероіонного режиму в приміщенні на базі чисельної 2D CFD моделі. Для розв’язання задачі на базі розробленої CFD моделі потрібно близько хвилини комп'ютерного часу.

Практична значимість. 2D CFD модель розрахунку аероіонного режиму в приміщеннях дозволяє розраховувати концентрацію аероіонів у робочих зонах приміщення в умовах штучної іонізації повітря з урахуванням основних фізичних факторів, що визначають формування концентраційних полів аероіонів.

Біографії авторів

M. M. Biliaiev, Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна.

Кафедра гідравліки та водопостачання, д. т. н., проф.

S. G. Tsygankova, Придніпровська державна академія будівництва та архітектури.

Кафедра водопостачання, водовідведення та гідравліки, асист.

Посилання

Beliaev N. N., Hunko E. Yu. and Rostochilo N. V. Zashchita zdaniy ot proniknoveniya v nikh opasnykh veshchestv [Protection of building from penetration of hazardous substances into them]. Dnipropetrovsk: Aktsent PP, 2014, 136 p. (in Russian)

Beliaev N. N. and Tsygankova S. G. Otsenka aeroionnogo rezhima v rabochikh zonakh na baze CFD modeli [Evaluation of air ion regime in work areas on the base of CFD models] Zbirnyk naukovykh prats NGU [Proceedings of NMU]. 2015, no. 46, pp. 168-173. (in Russian).

Beliaev N. N. and Tsygankova S. G. Raschet aeroionnogo rezhima v pomeshchenii i v rabochey zone na baze chislennoy modeli [Calculation of air ion regime in the premises and work area on the basis of a numerical model] Zbirnyk naukovykh prats NGU [Proceedings of NMU]. 2015, no. 47, pp. 137-143. (in Russian).

Glyva V. A., Klapchenko V. I., Ponomarenko S. M., Shevchenko L. O. and Smakovskiy D. S. Vyznachennia ta prognozuvannia dynamiky zminy aeroionnogo skladu povitria vyrobnychykh prymishchen [Determination and prediction of the ionic air composition change dynamics in industrial premises]. Visnyk natsionalnoho tekhnichnogo universitetu Ukrainy «Kyivskyi politekhnichnyi instytut» [Bulletin of National Technical University of Ukraine «Kyiv Polytechnic Institute»]. 2010, iss. 19, pp. 161-168. (in Ukrainian).

Tolkunov I. A., Mariniukh V. V., Popov I.I. and Ponomar V. V. Deiaki aspekty zabezpechennia normatyvnogo aeroionnogo rezhymu robochoho seredovyshcha prymishchen spetsialnogo pryznachennia MNS Ukrainy [Some aspects of the regulatory ionic regime of working environment of the special purpose premises of the Ministry of Emergencies of Ukraine]. Problemy nadzvychainykh sytuatsiy [Problems of Emergencies]. 2008, iss. 8, pp. 198-206. (in Ukrainian).

Zaporozhets O. I., Glyva V. A. and Sidorov O. V. Normuvannia aeroionnogo skladu povitria robochykh prymishchen ta osnovni napriamy yogo vdoskonalennia [The standardization of the air ionic composition of work premises and main directions of its improvement]. Visnyk natsionalnogo aviatsionnogo universytetu [Bulletin of national aviation university]. 2011, vol. 46, no. 1, pp. 139-143. (in Ukrainian).

Zaporozhets O. I., Glyva V. A. and Sidorov O. V. Printsypy modeliuvannia aeroionnoho skladu povitria u prymishchenniakh [The principles of modeling of the air ionic composition in premises]. Visnyk natsionalnogo aviatsiinogo universytetu [Bulletin of National Aviation University]. 2011, vol. 47, no. 2, pp. 120-124. (in Ukrainian).

Levchenko L. O., Glyva V. A. and Sidorov O. V. Tryvymirne modeliuvannia prostorovykh rozpodiliv kontsentratsii aeroioniv u povitri [Three-dimensional modeling of air ions concentrations spatial distributions on air]. Upravlinnia rozvytkom skladnykh system [Control of the development of complex systems]. 2012, iss. 11, pp. 198-206. (in Ukrainian).

Bahrushyn V. E., Ignakhina M. A., Vertinskii D. V. and Yeevsiukov A. Yu. Modelirovanie raspredeleniya kontsentratsii ionov vblizi ionizatora [Simulation of distributing concentration of ions nearly ionizator]. Skladni systemy ta protsesy [Complex systems and processes]. 2002, no. 1, pp. 30-36. (in Russian).

Tolkunov I. A. Bipoliarnaia ionizatsia povitrianogo seredovyshcha primishchen funktsionalnykh pidrozdiliv mobilnogo gospitaliu MNS [Bipolaris ionizationair of air environment of premises of functional units of mobile hospital of the Ministry of Emergencies]. Problemy nadzvychainykh sytuatsiy [Problems of Emergencies]. 2014, iss. 14, pp. 161-170. (in Ukrainian).

Tolkunov I. A. and Popov I. I. Modeliuvannia protsesiv formuvannia poliv kontsetrtsii aeroioniv u povitrianomu seredovyshchi prymishchen spetsialnogo pryznachennia MNS Ukrainy [Simulation of the process of formation of fields of air ions concentration in the air space of premises the special purpose of the Ministry of Emergencies of Ukraine]. Problemy nadzvychainykh situatsiy [Problems of Emergencies]. 2010, iss. 12, pp. 175-184. (in Ukrainian).

Tolkunov I. A., Popov I. I. and Barbasin V. V. Teoreticheskhoe issledovanie protsessov perenosa ionov v potokakh vozdukha v pomeshcheniyakh spetsialnogo naznacheniya MChS Ukrainy [Theoretical study of the ions transfer processes in the air flows in the premises of the special purpose of the Ministry of Emergencies of Ukraine]. Problemy nadzvychainykh sytuatsiy [Problems of Emergencies]. 2010, iss. 11, pp. 137-145. (in Russian).

Fletcher L. A., Noakes C. J., Sleigh P. A., Beggs C. B. and Shepherd S. J. Air ion behavior in ventilated rooms. Indoor and built Environment. 2008, vol. 17, no. 2, pp. 173-182.

Drexler Р., Fiala P. and Bartusek K Numerical modeling of accuracy of air ion field measurement. Journal of Electrical Engineering. 2006, vol. 57, no. 8/S, рр. 62-65.

Murakami, S. Computational wind engineering. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. 1990, vol. 36, part 1, рр. 517-538.

Noakes C. J., Sleigt P. A. and Beggs C. Modelling the air cleaning performance of negative air ionizers in ventilated rooms. Proceedings of the 10th International Conference on Air Distribution in Rooms. Roomvent 2007, 13-15 June 2007, Helsinki. Available at: http://eprints.whiterose.ac.uk/7700/1/Noakes_roomvent_07.pdf. (Accessed 17 September 2015).

Jurelionis A., Gagytė L., Prasauskas T., Čiužas D., Krugly E., Šeduikytė L. and Martuzevičius D. The impact of the air distribution method in ventilated rooms on the aerosol particle dispersion and removal: The experimental approach. Energy and Buildings. 2015, vol. 86, january, pp. 305-313.

##submission.downloads##

Номер

Розділ

Наукові дослідження